KR20090065407A - 고탄성 복합방수시트와 이를 이용한 터널의 방수방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고탄성 복합방수시트와 이를 이용한 터널의 방수방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트는 대면적의 배수용 부직포층과, 상기 배수용 부직포층으로 된 날개부를 가장자리에 갖도록 상기 배수용부직포층의 일면에 상기 배수용 부직포층의 면적보다 소면적으로 합지된 고탄성 방수필름층을 포함하며, 상기 날개부 중 적어도 하나 위에 배치되고, 상기 고탄성 방수필름층과 자착식 폴리우레탄 테이프로 연결된 배수용 반월관을 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의한 상기 고탄성 복합방수시트의 날개부를 겹쳐서 숏크리트층에 결착구를 이용하여 고정하고 자착식 폴리우레탄 테이프로 테이핑처리함으로써 1 단계 공정에 의하여 간단히 터널 방수층을 형성할 수 있고, 일정간격 두고 배수용 반월관을 배치하여 원활한 배수를 유도할 수 있다.
고탄성 복합방수시트, 반월관, 터널, 자착식 폴리우레탄 테이프
Description
본 발명은 고탄성 복합방수시트와 이를 이용한 터널의 방수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 본 발명은 고탄성 복합방수시트를 이용하여 배수용 부직포와 방수시트을 한번에 시공할 수 있고, 방수시트의 파단 염려가 없고, 배수용 부직포의 배수 특성을 확보할 수 있는 고탄성 복합방수시트 및 이를 이용한 터널의 방수방법에 관한 것이다.
최근 들어 고속도로, 고속철도, 지하철, 해저터널 등의 건설이 급격히 증가함에 따라 터널 건설이 급격히 늘어나고 있다.
일반적으로, 이러한 터널 시공 방법은 재래식 공법(ASSM 공법, American Steel Support Method), NATM 공법, TBM(Tunnel Boring Machine) 공법, 침매(沈埋) 공법 등이 있다.
이러한 방법 중 NATM 공법은, 국내 대부분의 지반이 암반으로 이루어져 있기 때문에 가장 보편화되어 있다.
이 NATM 공법을 개략적으로 설명하면, 먼저 터널 천공 및 굴착, 1차 숏크리 트 타설, 락볼트 시공, 2차 숏크리트 타설, 방수층 시공, 라이닝 콘크리트 타설, 타일 등의 내장재 시공 및 마무리 작업으로 이루어진다.
특히 방수층 시공은 지하수가 라이닝 콘크리트에 스며들어 콘크리트를 부식 또는 열화 시키는 것을 방지하도록 수행된다.
이러한 방수층은 지금까지 터널 굴착면 상에 타설된 숏크리트에 투수성을 갖는 부직포를 란텔로 고정한 후 부직포 표면에 EVA, ECB, PVC 등 방수성과 내구성이 우수한 방수필름 또는 시트를 열 융착하여 부착함으로써 형성하였다.
그런데, 이러한 방수층 시공방법은 란텔로 부직포를 1차적으로 고정한 후, 2차적으로 란텔에 방수필름 또는 시트를 열융착하여 부착하여야 하므로 시공이 복잡하고 시간 및 노동력이 많이 드는 문제점이 있다.
또한, 이러한 방수층은 누수가 발생하더라도 콘크리트 라이닝을 관통한 균열부가 없다면 누수를 확인할 수 없는 문제점이 있으며, 콘크리트 라이닝을 타설할 경우에 상기 란텔 주위에서 방수시트가 압력에 의하여 잘 터져버릴 수 있었다.
또한, 기존 방수필름 또는 시트는 바탕기재와의 접합성, 내구성, 바탕기재의 열적 거동에 순응할 수 있는 신축성, 중금속 오염수와의 반응성 등이 문제가 된다.
또한, 배수용 부직포는 내부공간을 이용하여 터널의 배수를 유도하는 역할을 하고 있으나 숏크리트로부터 발생하는 수산화칼슘에 의하여 오랜시간이 지나면 집수 공간이 막혀버릴 수 있고 숏크리트 타설면에 굴곡이 많아 배수의 흐름이 원활하지 못하여 수압이 증가하여 하자의 원인이 되는 문제점이 있다.
또한, 굴곡이 많은 숏크리트면에서 말리는 형상을 방지하기 위하여 경질의 시 트를 사용하면, 콘크리트 라이닝 작업시 압력에 의하여 시트가 터질 수 있는 문제점이 있다.
또한, 지하철공사에서 터널구간과 박스구간과 같이 이질적인 이음부에서 씰링재를 이용하여 누수를 방지하더라도 콘크리트의 계절에 따른 수축팽창을 이기지 못하고 오래지 않아 박리되어 누수로 이어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은, 장시간 사용하여도 집수 및 배수 기능이 유지되는 터널 방수층을 제공할 수 있는 고탄성 복합방수시트 및 이를 이용한 터널의 방수방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 이물질로 된 바탕기재와의 접합성이 증가되고, 한번에 배수용 부직포층과 방수시트를 시공할 수 있고, 바탕기재의 계절에 따른 수축팽창 거동에 대응할 수 있는 신축성, 라인닝 콘트리트 타설시 파단되지 않을 수 있고 장시간 자중 하중에 대한 내구성을 가지며, 친환경적인 터널 방수층을 제공할 수 있는 고탄성 복합방수시트 및 이를 이용한 터널의 방수방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 터널 방수층의 유지보수가 용이하며, 방수시트 간 이음부에서의 누수를 거의 방지될 수 있는 고탄성 복합방수시트 및 이를 이용한 터널의 방수방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고탄성 복합방수시트는 일정 면적의 배수용 부직포층과, 상기 배수용 부직포층으로 된 날개부를 시트의 길이방향 양쪽 가장자리에 갖도록 상기 배수용부직포층의 일면에 상기 배수용 부직포층의 면적보다 소면적으로 합지된 고탄성 방수필름층을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 날개부 중 적어도 하나 위에 배치되고, 상기 고탄성 방수필름층과 자착식 폴리우레탄 테이프로 연결된 배수용 반월관을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고탄성 복합방수시트 사이를 자착식 폴리우레탄 테이프 이용하여 부직포층 및 방수시트층 설치과정을 일체화시킬 수 있고, 고탄성 복합방수시트 사이에 반월관을 설치하여 비교적 넓은 배수공을 형성시켜 수산화칼슘 등으로 배수로가 막히는 문제점을 해결할 수 있으며, 굴곡이 심한 숏크리트 면에 대해서도 시트가 찢어져서 방수층이 파단되는 문제점을 해결할 수 있으며, 고탄성 복합방수시트간의 이음부, 터널구간과 박스구간의 이음부에서도 확실한 방수성을 제공하여 고질적인 누수문제를 해결하여 하자 보수비를 절감할 수 있고, 란텔 고정, 열융합 등 복잡한 시공방법도 단순화할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트로 방수층이 형성된 터널의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 터널을 II-II선을 따라 취한 단면도이 며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트의 구성을 보이는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트로 터널 방수층을 형성하는 방법을 설명하는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널의 방수방법을 수행하기 위해서 먼저 시공 예정 부위에 굴착 기기를 이용하여 굴착을 행하고 암반 등이 있는 경우는 발파 작업을 통하여 기초터널(1)을 형성한다.
상기와 같이 형성된 기초터널(1)은 바닥에 형성되는 박스구간(2)과 상기 박스구간 상방에 굴착에 의해서 형성된 터널구간(3)을 포함한다.
상기 터널구간(3)을 따라 자중방향으로 유도된 물은 상기 터널구간(3)의 측벽 하부, 예컨대 상기 바닥구간(2)과의 이음부를 따라 터널(1)의 길이방향(X축방향)으로 긴 배수관(5)을 포함하여, 터널(1)이 배수가 잘되어 수압을 크게 받지 않게 할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기초 터널(1)의 굴착면은 대단히 굴곡이 심하여 후속 방수 작업을 착수하기에 부적합하므로 기초터널의 굴착면을 안정시키고 방수 바탕면을 평활하게 만들기 위해 숏크리트(Shotcrete)를 분사하여 1차 또는 2차 숏크리트층(10)을 시공한다.
이어서 기초터널(1) 내부로 유입되는 지하수의 침투를 막기 위해 방수층(30)을 시공한 다음, 터널 내벽을 보호하는 콘크리트 보강 벽체인 콘크리트 라이닝(50)을 타설한다.
상기 방수층(30)은 숏크리트층(10) 타설면 상에 고탄성 복합방수시트(100)를 터널(3) 천정으로부터 박스구간(2)까지 터널(3)의 원주방향을 따라 배치하는 것이 터널 공사 중 이동이 편리하기 때문에 바람직하다. 물론 터널(3)의 길이방향(Y축방향)으로 작업을 수행할 수도 있을 것이다.
상기 고탄성 복합방수시트(100)는 일정 면적의 배수용 부직포층(110)과, 상기 배수용 부직포층(110)으로 된 날개부(101, 103)가 가장자리에 구비되도록 상기 배수용 부직포층(110)의 상면에 상기 배수용 부직포층(110)의 면적보다 소면적으로 합지된 고탄성 방수필름층(130)을 포함하여, 고탄성을 가지기 때문에 터널(3) 천장으로부터 측벽을 따라 박스구간(2)까지 용이하게 배치될 수 있다.
상기 고탄성 복합방수시트(100)와 인접한 고탄성 복합방수시트(100')의 장변 날개부(103)가 서로 겹치도록 하여 제 1 이음부(32)를 만들고 못 등의 결착구(6)를 이용하여 상기 숏크리트층(10)에 고정하고, 서로 인접한 상기 고탄성 방수필름층(130) 사이를 자착식 고탄성 폴리우레탄 테이프(150)로 테이핑 처리하여 마무리 할 수 있다.
이와 같이 동일한 높이에서 길이방향을 따라서 작업을 할 수 있기 때문에 작업이 간편하며, 열풍 작업 없이 상기 자착식 고탄성 폴리우레탄 테이프(150)로 인접한 상기 고탄성 방수필름층(130) 사이를 연결하여 완전한 방수를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 방수필름층(130)은 바람직하게는 친환경적이며, 지하수 등과 반응하여 중금속 오염물질을 방출하지 않을 뿐만 아니라 거의 화학적으로 반응하지 않으면서도 신장율과 인장력이 좋은 열가소성 폴리우레 탄(TPU) 필름으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고탄성 방수필름층(130)은 열가소성 폴리우레탄(TPU) 이외에도, 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM) 필름, 폴리에틸렌필름(PE), 폴리에스테르필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)필름 중 1종을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 자착식 고탄성 폴리우레탄 테이프(150)는 그 일면에 자착성 합성고무층(150a)이 형성되어 이질적인 바탕기재에 대해서 접합성이 좋고 특히 상기 고탄성 방수필름층(130)을 구성하는 다양한 소재의 필름에 대해서도 일체적으로 접착되어 바탕기재의 균열 거동이 발생하는 경우에 상기 바탕기재와 같이 거동하여 방수층 파단을 방지할 수 있으며, 일반필름의 5배 이상의 내마모성과 수밀성으로 방수수명을 연장시킬 수 있다.
상기 자착성 합성고무층(150a)는 비가황계 부틸고무 18 중량%, 카본 보강제 10 중량%, 가소제 1 중량%, 첨가제 25 중량%, 및 중탄 충전제 46중량%를 혼합하여 균일 도포하여 형성된다.
이 때, 고탄성 복합방수시트(100)의 폭을 1M~2M 이내로 하는 것이 운반 및소정의 탄성을 가지고 용이하게 작업할 수 있게 한다. 상기 고탄성 복합방수시트(100)의 폭이 1M 내지 2M 일 때, 길이방향을 따라 4~5장 정도의 고탄성 복합방수시트(100)를 연결한 후의 고탄성 복합방수시트(100)와 인접한 고탄성 복합방수시트(100')의 이음부(32)에 반월관(170)을 배치할 수 있다.
상기 반월관(170)은 ECB, VE, 또는 PVC 재질로 된 반월형 탄성 몸통부(171) 로만 구성되어 별도의 주문 제작 없이도 기존 다양한 사이즈의 파이프 관을 절단하여 이용할 수 있다.
이러한 반월관(170)이 상기 고탄성 복합방수시트(100) 사이의 이음부(32)에 소정 간격을 두고 배치하고 상기 반월관(170)의 원주방향을 따라 가요성 철재 밴드로 고정한 후 체결구(6)를 이용하여 고정하고 열풍 작업 없이 자착식 폴리우레탄 테이프(150)으로 마무리할 수 있다.
또한, 상기 반월관(170)은 상기 가요성 철재 밴드를 별도로 이용하지 않더라도 철재로 몸통부(171)와, 상기 몸통부(171)를 지지하고 상기 고탄성 복합방수시트(130)에 대면하는 레그부(173)를 일체적으로 구성하여, 상기 반월관(170)의 길이방향을 따라서 철재 체결구의 사용 없이 상기 자착식 폴리우레탄 테이프(150)로 간단히 고정할 수도 있다.
상기 자착식 폴리우레탄 테이프(150)은 투명하기 때문에 상기 반월관(170)과 이웃하는 상기 고탄성 방수필름층(130) 사이에서 누수가 발생하는 것을 외부에서 확인할 수 있다.
도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 상기 고탄성 복합방수시트(100)의 기재이며, 고탄성 방수필름층(130)를 보호하면서 배수 유로를 확보하는 부직포층(110)은 상기 숏크리트층(10)에 섞여 있는 강섬유 또는 굴곡에 의해서 상기 라이닝 콘크리트(50) 타설 시 상기 고탄성 복합방수시트(110)가 찢어지는 것을 방지하기 위한 압축부직포시트(113)와 배수용 부직포시트(111)을 합지하여 구성할 수도 있다.
상기 배수용 부직포시트(111)에는 연속된 수많은 선상 집수구와 배수공간이 있어서 막힘이 적고 압력에 강하도록 집속 다발관(111a)을 배치하는 것도 바람직하다.
이와 같이 집속 다발관(111a)이 형성된 부직포층(111)은 유효배수단면적이 크며 고탄성을 제공하며 숏크리트층(10)에서 배출된 수산화나트륨 등이 유효배수단면적을 막기가 쉽지 않을 수 있다.
요약컨데, 터널(1) 내부로 유입된 물은 부직포층(111) 또는 반월관(170)을 따라 하부로 흘러내려 터널의 하부 측벽과 박스구간(2) 사이에 상기 터널(1)의 길이방향을 따라서 나란하게 설치된 배수관(5)을 통해 배출되도록 이루어진다.
상기 자착식 폴리우레탄 테이프(150)는 전술한 바와 같이, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 이외에도, 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM) 필름, 폴리에틸렌필름(PE), 폴리에스테르필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)필름 중 1종을 선택하여 사용하고, 그 일면에 자착성 합성 고무층(150a)을 형성할 수 있다.
이제 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트를 이용한 터널 방수방법에 있어서 누수가 많이 일어날 수 있는 이음부에 대해서 자세히 살펴보겠다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 각 이음부의 확대 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트를 이용한 터널 방수 방법에 따르면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 고탄성 복합방수시트(100)와 인접한 고탄성 복합방수시트(100') 사이의 이음부(A)가 상기 고탄성 복합방수시트(100)의 부직포층(110)을 통해서 숏크리트층(10)에 못 등의 결착구(7)에 의해서 고정되고, 상기 고탄성 복합방수시트(30)의 재질에 상관없이 접합성, 내구성, 신축성, 적응성이 모두 좋은 자착식 고탄성 폴리우레탄 테이프(150)로 테이핑 처리되어 열풍작업이 필요없고 누수가 완전 차단될 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 인접한 상기 고탄성 복합방수시트(100, 100') 사이에 반월관(170)이 배치된 이음부 B에 있어서 자착식 폴리우레탄 테이프(150)로 이용하여 간단히 부착 고정할 수 있다.
또한, 도 5c에 도시된 바와 같이, 최근에 많이 시공이 되는 지하철 공사와 같이, 상기 터널(1)의 측벽 하부와 박스구간과 같이 서로 이질적인 재료로 구성되며, 굴곡부와 직선부가 연결되는 이음부 C에 있어서, 상기 배수용 반월관(170)을 배치한 후 자착식 고탄성 폴리우레탄 테이프(170)를 이용하여 상기 반월관(170)과 상기 굴곡부와 직선부를 감싸 붙여서 누수를 방지할 수도 있으며, 이러한 이음부 C에 본 출원인이 출원한 출원번호 10-2007-0080252 에 기재된 신축이음부재를 이용한 방수방법이 이용될 수 있다.
지하철 공사와 같이 터널의 터널구간과 직선인 박스구간 사이와 같이 이질적인 재료로 구성되고, 결합이 용이하지 않기 때문에 누수가 잘 발생할 수 있는 부분에 프라이머층(60)을 형성하고 반월관(170)을 양면 접착식 또는 단면 접착식 부틸 고무테이프(45)로 연결한 후, 도막재가 함침된 고탄성 폴리우레탄 테이프(40)를 이용하여 완전히 연결할 수 있다.
또한 상기 출원번호 10-2007-0080252 에 기재된 신축이음부재를 이용한 방수방법을 이용하여 배수구용 반월관을 배치한 후 자착식 이피디엠 고무시트로 상기 반월관 표면을 감싸 붙이고 상기 자착식 이피디엠 고무시트 상면에 상기 도막재가 함침된 자착식 폴리우레탄 시트로 마감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트로 방수층이 형성된 터널의 개략적인 사시도,
도 2는 도 1의 터널을 Y축 방향을 따라 절단한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트의 구성을 보이는 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄성 복합방수시트로 터널 방수층을 형성하는 방법을 설명하는 개념도,
도 5a 내지 도 5c는 도 1의 각 이음부의 확대 단면도.
Claims (9)
- 일정 면적의 배수용 부직포층;상기 배수용부직포층의 일면에 상기 배수용 부직포층의 면적보다 소면적으로 합지된 고탄성 방수필름층;을 포함하며,상기 고탄성 복합방수시트는 가장자리에 배수용 부직포층으로 된 단변 및 장변 날개부를 갖는 고탄성 복합방수시트.
- 제 1 항에 있어서,상기 날개부와 상기 고탄성 방수필름층에 자착식 폴리우레탄 테이프로 연결되는 배수용 반월관을 포함하는 고탄성 복합방수시트.
- 제 2 항에 있어서,상기 배수용 부직포층은 적어도 압축부직포시트와 유공 부직포시트가 합지되어 이루어진 고탄성 복합방수시트.
- 제 3 항에 있어서,상기 유공 부직포층은 집속다발관을 포함하는 고탄성 복합방수시트.
- 제 1 항에 있어서,상기 고탄성 방수필름층은 열가소성 폴리우레탄(TPU) 이외에도, 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM) 필름, 폴리에틸렌필름(PE), 폴리에스테르필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)필름 중 1종을 선택하여 사용하는 고탄성 복합방수시트.
- 제 2 항에 있어서,상기 자착식폴리우레탄 테이프는 열가소성 폴리우레탄 시트(TPU ) 하부에 비가황계 부틸고무 18 중량%, 카본 보강제 10 중량%, 가소제 1 중량%, 첨가제 25 중량%, 및 중탄 충전제 46중량%를 혼합하여 균일 도포하여 형성된 고탄성 복합방수시트.
- 제 2 항에 있어서,상기 반월관은 ECB, VE, 또는 PVC 재질로 된 파이프 관을 길이방향으로 절단하여 형성된 탄성 몸통부를 포함하며, 철물밴드로 고정되고, 상기 자착식 폴리우레탄 테이프로 테이핑처리되는 고탄성 복합방수시트.
- 굴착되어 형성된 터널구간과 상기 터널구간의 하부 측벽에 연결된 박스구간으로 이루어진 터널의 방수방법에 있어서,제 1 항에 따른 고탄성 복합방수시트를 터널구간의 천정으로부터 원주방향을따라 하방으로 배치하는 단계와,상기 고탄성 복합방수시트의 장변 날개부끼리 겹치게 하여 제 1 이음부를 형성하고 결착구를 이용하여 상기 터널부의 숏크리트층에 고정하는 단계와,상기 제 1 이음부상에 적어도 하나 이상의 반월관을 철물밴드로 고정시키는 단계와,상기 반월관을 자착식 폴리우레탄 테이프로 테이핑 처리하여 상기 고탄성 복합방수시트의 고탄성 방수필름층과 연결하는 단계를 포함하는 터널의 방수방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 반월관은 자중방향으로 연결되어 상기 터널구간의 단부에 길이방향을 따라 배치된 배수통에 집수시키는 터널의 방수방법.
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